【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在同一端口上可以響應(yīng) 若干客戶端請(qǐng)求，由于不同的客戶端對(duì)應(yīng)于不同的主機(jī)地址和端口號(hào)，所以這仍然具有套接字的唯一性。 客戶端套接字 客戶端 /服務(wù)器是一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式。在該模式中，客戶機(jī)和服務(wù)器之間需要定義一套通信協(xié)議，并創(chuàng)建一個(gè) Socket 類，利用這個(gè)類來建立一條可靠的鏈接；然后，客戶端 /服務(wù)器再在這條連接上可靠地傳輸數(shù)據(jù)?？蛻舳税l(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器監(jiān)聽來自客戶機(jī)的請(qǐng)求，并為客戶端提供響應(yīng)服務(wù)。利用 Socket 類，我們可以輕松地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)客戶端程序的編寫， Socket 類的一些常用的方法匯總?cè)缦拢? getLocalAddress() 讀取套接字對(duì)象的本地地址 getLocalPort() 讀取套接字所使用的本地端口號(hào) getInputStream() 得到一個(gè)輸入流 getOutputStream() 得到一個(gè)輸出流 通常情況下，客戶端只要能夠順序處理服務(wù)器程序的響應(yīng)就可以了，因此客戶端程 序通常不使用多線程。 服務(wù)器端套接字 實(shí)現(xiàn)套接字的服務(wù)端，需要使用 ServerSocket 類。 ServerSocket 類是服務(wù)器程序的運(yùn)行基礎(chǔ)，它允許程序綁定一個(gè)端口號(hào)來監(jiān)聽客戶端的請(qǐng)求，一旦產(chǎn)生客戶端請(qǐng)求，它將接受 這一請(qǐng)求，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)完整的 Socket 連接對(duì)象。服務(wù)器綁定的端口必須公開，以便讓客戶端程序知道如何連接這個(gè)服務(wù)器。同時(shí)，作為服務(wù)器，它必須能夠接收多個(gè)客戶的請(qǐng)求，這就需要為服務(wù)器設(shè)置一個(gè)請(qǐng)求隊(duì)列，如果服務(wù)器不能馬上響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求，要將這個(gè)請(qǐng)求放進(jìn)請(qǐng)求隊(duì)列中，等服務(wù)器將當(dāng)前的請(qǐng)求處理完，會(huì)自動(dòng)到請(qǐng)求隊(duì)列中按照先后順序取出請(qǐng)求進(jìn)行處理。服務(wù)器的資源是有限的，這就導(dǎo)致它的最大連接數(shù)是有限的，通過ServerSocket 的構(gòu)造函數(shù)可以指定這個(gè)最大連接數(shù)。如果不明 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )確指定這個(gè)連接數(shù)， 默認(rèn)最大連接數(shù)為 50，也就是說，客戶端的請(qǐng)求隊(duì)列最大可以容納 50 個(gè)請(qǐng)求，當(dāng)超過這個(gè)最大連接數(shù)時(shí)，用戶的請(qǐng)求將不再會(huì)被響應(yīng)。利用 SocketServer 也提供了一些方法，它們主要有： accept() 返回一個(gè) “已連接 ”的 Socket 對(duì)象 getIAddress() 得到該服務(wù)器的 IP 地址 getLocalPort() 得到服務(wù)器所偵聽的端口號(hào) setSoTimeout() 設(shè)置服務(wù)器超時(shí)時(shí)間 getSoTimeout() 得到服務(wù)器超時(shí)時(shí)間 由于存在單個(gè)服務(wù)程序與多個(gè)客戶程序通信的可能，所以服 務(wù)程序要響應(yīng)客戶程序 不應(yīng)該花很多時(shí)間，否則客戶程序在得到服務(wù)前有可能花很多時(shí)間來等待通信的建立，然而服務(wù)器程序和客戶程序的會(huì)話可能很長(zhǎng)，因此，為加快對(duì)客戶程序連接請(qǐng)求的響應(yīng)，典型的方法是服務(wù)器主機(jī)運(yùn)行一個(gè)后臺(tái)線程，這個(gè)后臺(tái)線程處理服務(wù)器和客戶端程序的通信。這一點(diǎn)和客戶端的程序設(shè)計(jì)是不同的。 數(shù)據(jù)報(bào)通信 現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信主要基于 TCP/IP 和 UDP 協(xié)議。它們都是建立在更底層的 IP 協(xié)議之上的兩種通信傳輸協(xié)議。前者是以數(shù)據(jù)流的形式，將傳輸數(shù)據(jù)經(jīng)分割、打包后，通過兩臺(tái)機(jī)器之間建立起的虛電路。進(jìn)行連續(xù)的 、雙向的、嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)正確性的傳輸協(xié)議；后者已數(shù)據(jù)報(bào)形式，對(duì)拆分后的數(shù)據(jù)的先后順序不做要求的文件傳輸協(xié)議。雖然 TCP 協(xié)議提供了有序的、可預(yù)測(cè)和可靠的信息包數(shù)據(jù)流，但是這樣做的代價(jià)也很大。 TCP 包含很多在擁擠的網(wǎng)絡(luò)中處理?yè)砣刂频膹?fù)雜算法以及信息丟失的預(yù)測(cè)，這導(dǎo)致了這樣傳輸數(shù)據(jù)的方式效率很差。因此，數(shù)據(jù)報(bào)通信方式是一種可選的替代方法。多點(diǎn)聊天系統(tǒng)是以 UDP 協(xié)議進(jìn)行發(fā)送和接受消息的，采用 C/S 模型實(shí)現(xiàn)，使之更適合局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)程序。 C/S 模型主要由客戶應(yīng)用程序、服務(wù)器控制程序兩部分組成。在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男?息，不僅限于聊天信息，還有各種控制信息，用以標(biāo)識(shí)發(fā)送者用戶名、 IP 地址和接收者用戶名、 IP 地址等信息。利用數(shù)據(jù)報(bào)傳送，但受其長(zhǎng)度限制，通常必須將數(shù)據(jù)分解為多個(gè)包，在目的地再重新組合，而這一切在傳輸過程中會(huì)出現(xiàn)大量的問題。 Socket 對(duì)象封裝了這一切，讓程序員可以將網(wǎng)絡(luò)連接視為另一種可以讀取字節(jié)的流。數(shù)據(jù)報(bào)通信協(xié)議 UDP 是一種非面向連接的提供不可靠的數(shù)據(jù)包式的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，類似于從郵局發(fā)送信件的過程，信件只要放到郵箱就算完成任務(wù)。這說明了一旦數(shù)據(jù)報(bào)被釋放給它們預(yù)定的目標(biāo)，不保證它們一定達(dá)到目的地，甚至 不保證一定存在數(shù)據(jù)的接受者。同樣，數(shù)據(jù)報(bào)被接收時(shí)，不保證它在傳輸過程不受損壞，不保證發(fā)送它的機(jī)器仍在等待響應(yīng)。此外，數(shù)據(jù)報(bào)傳輸有大小限制，每個(gè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)必須保證在 64KB 之內(nèi)。 Java 通過 DatagramPacket 和 DatagramSocket 兩個(gè)類來實(shí)現(xiàn) UDP 協(xié)議頂層的數(shù)據(jù)報(bào)。 DatagramPacket 生成的對(duì)象表示一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，而 DatagramSocket 是用來發(fā)送和接受數(shù)據(jù)包的類。生成 DatagramPacket 對(duì)象可以用下面四個(gè)構(gòu)造函數(shù)： DatagramPacket(byte data[],int size) DatagramPacket(byte data[],int offset, int size) DatagramPacket(byte data[],int size, IAddress ipAddress,int port) DatagramPacket(byte data[],int offset, int size, IAddress ipAddress,int port) 第一個(gè)構(gòu)造函數(shù)指定了接受數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)和信息包的容量大小。它通過DatagramSocket 接收數(shù)據(jù)。第二種形式允許你在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)中指定一個(gè)偏移量。第三種形式指定一個(gè)于 DatagramSocket 決定信息包將被送往何處的目標(biāo)地址和端口。其中 IAddress 類為表示 IP 地址的類。第四種形式從數(shù)據(jù)中指定的偏移量位置開始傳輸數(shù)據(jù)包。對(duì)于 DatagramPacket 的內(nèi)部狀態(tài)，可以用如下方法獲得。這些方法對(duì)數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址和端口號(hào)以及原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有完全的使用權(quán)，下面列舉出這些方法： IAddress getAddress() 返回目標(biāo)文件 IAddress，一般用于發(fā)送 int getPort() 返回端口號(hào) byte[] getData() 返回包含在數(shù)據(jù)包中的字節(jié)數(shù)據(jù)。多用于在接收數(shù)據(jù)之后從數(shù)據(jù)包來檢索數(shù)據(jù)int getLength() 返回包含在將從 getData()方法返回的字節(jié)數(shù)組的有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。通常它與整個(gè)字節(jié)數(shù)組長(zhǎng)度不等。前面說過， DatagramSocket 類用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。因此，在用數(shù)據(jù)報(bào)方式編寫客戶端 / 服務(wù)器端程序時(shí)， 無(wú)論是在客戶端和是服務(wù)器端， 首先需要建立 DatagramSocket 對(duì)象，用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，然后使用 DatagramPacket 類對(duì)象作為傳輸數(shù)據(jù)的載體。 DatagramSocket 類常用的構(gòu)造函數(shù)如下： DatagramSocket() DatagramSocket(int port) DatagramSocket(int port,IAddress ipAddress) 通常， DatagramSocket 接受數(shù)據(jù)報(bào)要用 receive(DatagramPacket p)方法，而發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)則使用 send(DatagramPacket p)方法，這兩個(gè)方法是DatagramPacket 十分常見的方 法。要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，首先創(chuàng)建一個(gè)DatagramPacket，指定要發(fā)送的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)要發(fā)送至哪個(gè)主機(jī)及該主機(jī)的哪個(gè)端口，然后再用 DatagramSocket 的 send()方法發(fā)送數(shù)據(jù)包；要接收一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，首先必須創(chuàng)建一個(gè)在本地主機(jī)的特定端口上偵聽的DatagramSocket，此套接字只能接受發(fā)送至特定端口上的數(shù)據(jù)包。在 Windos 操作系統(tǒng)中 ,已經(jīng)為網(wǎng)絡(luò)通信提供了 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) ,即 API 函數(shù)。通過Socket，可以調(diào)用這些 API 函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。尋呼系統(tǒng)在通信 時(shí)可以使用 UDP 協(xié)議，也可以使用 TCP 協(xié)議，本章將分別介紹利用 UDP 協(xié)議和 TCP 協(xié)議的通信原理。 無(wú)連接的客戶 /服務(wù)器程序工作流程 在 Windos 操作系統(tǒng)中 ,已經(jīng)為網(wǎng)絡(luò)通信提供了 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) ,即API 函數(shù)。通過 Socket，可以調(diào)用這些 API 函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。多鼎足之勢(shì)聊天系統(tǒng)在通信時(shí)使用 UDP 協(xié)議。下面簡(jiǎn)單介紹利用 UDP 協(xié)議的通信流程。無(wú)連接的客戶 /服務(wù)器工作模式使用 UDP 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 UDP 協(xié)議是英文UserDatagram Protocol 的縮寫，即用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，雙方通信之前不需要建立連接。主要用來支持那些需要在計(jì)算機(jī)之間快速傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如各類網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)都是利用 UDP 協(xié)議傳送，那些需要一對(duì)多或廣播通信的應(yīng)用更是 UDP 的用武之地， 如網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議就是利用 UDP 協(xié)議傳送的。 UDP 協(xié)議直接位于 IP（網(wǎng)際協(xié)議）協(xié)議的頂層，該協(xié)議的主要作用是將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流壓縮成數(shù)據(jù)報(bào)的形式并交網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送出去。 UDP協(xié)議自問世至今，始終是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議，使用 UDP 協(xié)議的客戶 /服務(wù)器工作模型如圖 所示。 圖 無(wú)連接的客戶 /服務(wù)器工作模型 要通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，系統(tǒng)至少需要一對(duì)套接字，其中一個(gè)運(yùn)行于客戶機(jī)端，我們稱之為 ClientSocket，另一個(gè)運(yùn)行于服務(wù)器端，我們稱之為ServerSocket。 Client1 通過與 SocketServer 通訊，可得知其 IP 地址Client1IP， Client2 也通過與 SocketServer 通訊，也可得知其 IP 地址Client2IP。兩個(gè) IP 地址可存放地址列表里。每個(gè) Client 建立兩個(gè) UDP 和利用兩個(gè)端口，一個(gè)用來發(fā)送數(shù)據(jù)給另一個(gè) Client，一個(gè)用 來接收從另一個(gè) Client 的數(shù)據(jù)。 SocketServer 將 Client2IP 發(fā)給 Client1，這樣 Client1 用 SendUDP 向Client2IP 發(fā)送數(shù)據(jù)， Client2 用 recievedUDP 接收數(shù)據(jù)。反之，也行。 多線程編程 Java 支持內(nèi)置多線程編程。多線程程序包括兩條或兩條以上并發(fā)運(yùn)行的部分。程序中每個(gè)這樣的部分都叫一個(gè)線程，每個(gè)線程都是獨(dú)立的執(zhí)行路徑。因此，多線程是多任務(wù)處理的一種特殊形式。多任務(wù)處理有兩種截然不同的類型：基于進(jìn)程的和基于線程的。進(jìn)程本質(zhì)上一個(gè)正在 執(zhí)行的程序。因此，基于進(jìn)程的多任務(wù)處理的特點(diǎn)是允許你的計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)或更多的程序。舉例來說，基于進(jìn)程的讀任務(wù)處理使你在運(yùn)行文本編輯器的時(shí)候可以同時(shí)運(yùn)行 Java 編譯器。在基于進(jìn)程的多任務(wù)處理中，程序是調(diào)度程序多分派的最小代碼。也就是說，進(jìn)程是資源申請(qǐng)、調(diào)度和獨(dú)立運(yùn)行的單位，因此，它使用系統(tǒng)中的運(yùn)行資源。在基于線程的多任務(wù)處理環(huán)境中，線程是最小的執(zhí)行單位。線程是進(jìn)程中的一個(gè)單一的連續(xù)控制流程。一個(gè)進(jìn)程可以擁有多個(gè)線程。這意味著一個(gè)程序可以同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)或多個(gè)任務(wù)的功能。例如，一個(gè)文本編輯器可以在打印的同時(shí)格 式化文本。所以，多進(jìn)程程序處理大局問題，而多線程程序處理細(xì)節(jié)問題。多線程程序比多進(jìn)程程序需要更少的管理開銷。進(jìn)程是重量級(jí)的任務(wù)，需要分配它們自己獨(dú)立的地址空間。進(jìn)程間通信是昂貴和受限的。進(jìn)程間的轉(zhuǎn)換也是很需要花費(fèi)的。另一方面，線程是輕量級(jí)的選手，它和進(jìn)程一樣擁有獨(dú)立的執(zhí)行控制，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)度。區(qū)別在于線程沒有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，而是和所屬進(jìn)程的其他線程共享一個(gè)存儲(chǔ)空間，因此，線程間通信是容易的，線程間的轉(zhuǎn)換也是低開銷的。當(dāng) Java 程序使用多進(jìn)程的任務(wù)處理環(huán)境時(shí)，多進(jìn)程的程序不受 Java 的控制，而多線程則 受控于 Java。 多線程可以幫會(huì)你寫出 CPU 最大利用率的高效程序，因?yàn)榭臻e時(shí)間保持最低。這對(duì) Java 運(yùn)行的交互式的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境至關(guān)重要，因?yàn)榭臻e時(shí)間是公共的，舉個(gè)例子來說，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理傳輸速率遠(yuǎn)低于計(jì)算機(jī)處理能力，本地文件系統(tǒng)資源的讀寫速度遠(yuǎn)低于 CPU 的處理能力，當(dāng)然，用戶輸入也比計(jì)算機(jī)慢的多。在傳統(tǒng)的單線程環(huán)境中，你的程序必須等待每一個(gè)這樣的任務(wù)完成以后才能執(zhí)行下一步 — 盡管 CPU 有很多空閑時(shí)間。多線程是你能夠獲得并充分利用這些空閑時(shí)間。 多線程編程簡(jiǎn)單，效率高 (能直接共享數(shù)據(jù)和資源，而多進(jìn)程 卻不能 ) 適合于開發(fā)多種交互接口的程序 減輕編寫交互頻繁，涉及面多的程序的困難 在本系統(tǒng)中，設(shè)置后臺(tái)線程處理服務(wù)器和客戶程序的通信。服務(wù)器資源以輕量級(jí)的線程提供，和多個(gè)客戶線程并發(fā)連接通信。這樣可以減輕服務(wù)器端的開銷，同時(shí)保證了多個(gè)用戶端連接能夠得到快速而高效的服務(wù)。 總體設(shè)計(jì)是回答“概括地說，系統(tǒng)應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)？”這個(gè)問題。它要完成的主要任務(wù)是劃分出組成系統(tǒng)的物理元素，設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，也就是確定系統(tǒng)中每個(gè)程序是由哪些模塊組成，以及各個(gè)模塊之間的關(guān)系。 系統(tǒng)通信模型與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) 即時(shí)通訊系統(tǒng)的一般模型 即時(shí)通訊服務(wù)有兩個(gè)實(shí)體：發(fā)送者和接受者。即時(shí)通訊協(xié)議定義了即時(shí)通訊服務(wù)、發(fā)信者和接受者之間的交互作用。即時(shí)通訊服務(wù)與其他郵件服務(wù)不同之處在于，即時(shí)消息本身足夠的小，便于快速交付到接受者。個(gè)體，用戶代理，即時(shí)通訊系統(tǒng)的模型用圖 51 表示 圖 51 即時(shí)通信系統(tǒng)的一般模型 該模型顯示了通信